CN105792135B - 一种定位车辆所在车道的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定位车辆所在车道的方法及装置，应用于基站的方法包括：获取车辆所在道路的路况信息；获取预设时间段内车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；根据道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定基站与道路中各个车道之间的距离；根据平均垂直距离值和基站与道路的各个车道之间的距离，确定车辆所在车道。本发明实施例通过获取预设时间段内车辆与基站的距离、基站与各个车道之间的距离以及车辆所在道路的路况信息，推算出车辆所在的车道位置；实现了基于单一基站定位车辆位置的目的，降低了基站定位网络的建设成本，节约了基站资源；同时，本发明适合并适用于当前智能交通的按路段设立单一路边节点的应用形态，能够快速投入应用。

Description

一种定位车辆所在车道的方法及装置

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，特别涉及一种定位车辆所在车道的方法及装置。

背景技术

汽车的出现极大方便了人们的出行。随着汽车的不断普及以及公路的不断建设，人们对于汽车的需求也越来越多，在安全行驶领域，定位车辆所在车道意义重大，但是通过GPS等卫星定位获得的位置信息精度有限，且存在漂移误差。较为成熟的车道控制技术在自动数据采集系统ADAS辅助驾驶领域，一般通过摄像头、激光雷达或超声波雷达来实现，成本较高。

当前随着国际上车车协同、车路协同的发展，如何实现一个低价格、高质量的车道跟踪识别能力，作为碰撞计算的支撑，更显关键。

为了提高定位的精确度，现有技术中出现了利用多个无线基站实现定位。具体方法如802.11.ac，802.15.4a等通过到达时间TOA、或者到达时间差TODA来实现的。如图1所示为某个时刻的车辆1的定位示意图，即根据多个基站2提供的位置信息，计算出车辆1当前的位置。

车车、车路协同的其他应用，一般在每个路段仅需要一个路边基站即可实现。而现有无线定位技术都需要利用多个基站才能完成对于车辆的定位，也就是说，对单一车辆进行定位时，需要至少三个基站才能完成定位。投入资源较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位车辆所在车道的方法及装置，实现了通过一个基站对车辆进行车道的定位，减少了占用的基站的数量，节约了有限的基站资源。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种定位车辆所在车道的方法，应用于基站，包括：

获取车辆所在道路的路况信息；

获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道。

其中，所述获取车辆所在道路的路况信息，具体为：

根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息至少包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

其中，所述获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值，具体包括：

根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值。

其中，所述根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离，具体包括：

根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

其中，所述根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离，具体包括：

根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

其中，所述对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值，具体包括：

对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

其中，所述根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离，具体包括：

根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。

其中，所述根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道，具体包括：

计算所述基站与各个车道的中心的距离与所述平均垂直距离值的差值；

比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

本发明实施例还提供一种定位车辆所在车道的装置，应用于基站，包括：

第一获取模块，用于获取车辆所在道路的路况信息；

第二获取模块，用于获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

第一确定模块，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道。

其中，所述第一获取模块包括：

第一获取子模块，用于根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

其中，所述第二获取模块包括：

第二获取子模块，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

第三获取子模块，用于根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

第四获取子模块，用于对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值。

其中，所述第二获取子模块包括：

发送单元，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

接收单元，用于接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

第一获取单元，用于根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

其中，所述第三获取子模块包括：

第二获取单元，用于根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

第三获取单元，用于获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

第三获取单元，用于当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

其中，所述第四获取子模块包括：

第四获取单元，用于对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

第一距离确定单元，用于若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

第二距离确定单元，用于若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

其中，所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

第二确定子模块，用于根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。

其中，所述第二确定模块包括：

计算模块，用于计算所述基站与各个车道的中心的距离与所述平均垂直距离值的差值；

比较确定模块，用于比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明实施例的定位车辆所在车道的方法及装置中，通过获取预设时间段内车辆与基站的距离、基站与各个车道之间的距离以及车辆所在道路的路况信息，推算出车辆所在的车道位置；实现了基于单一基站定位车辆位置的目的，减少了车辆定位时使用的基站的个数，降低了基站定位网络的建设成本，节约了基站资源。

附图说明

图1表示现有技术中利用多个基站定位车辆位置的方法示意图；

图2表示本发明实施例的定位车辆所在车道的方法的基本步骤示意图；

图3表示本发明实施例中利用单一基站定位车辆位置的方法示意图；

图4表示本发明实施例中定位车辆所在车道的装置的基本结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中需要利用多个基站才能完成车辆的定位，投入资源大的问题，提供一种定位车辆所在车道的方法及装置，通过获取预设时间段内车辆与基站的距离、基站与各个车道之间的距离以及车辆所在道路的路况信息，推算出车辆所在的车道位置；实现了基于单一基站定位车辆位置的目的，减少了车辆定位时使用的基站的个数，降低了基站定位网络的建设成本，节约了基站资源。

如图2所示，本发明实施例提供一种定位车辆所在车道的方法，应用于基站，包括：

步骤21，获取车辆所在道路的路况信息；

步骤22，获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

步骤23，根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

步骤24，根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道。

本发明的上述实施例中，通过单一基站获得的距离数据以及通过车载GPS设备和车载惯性导航设备获得的航向角数据和地图数据，确定车辆所在的车道，实现对车辆位置的定位；在实现对车辆定位的过程中，减少占用的基站数量，节约有限的基站资源。需要说明的是，本发明实施例提供的定位车辆所在车道的方法一般应用于定位运动的车辆的位置。

具体的，步骤21具体为：

步骤211，根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息至少包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

同时由于本发明提供的方法适用于运动的车辆，故步骤22具体包括：

步骤221，根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

步骤222，根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

步骤223，对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值。

本发明实施例的具体应用中，多个连续的采样时刻是按照预设采样频率获取的时刻，该采样频率可按照车辆的行驶速度决定，不限于一固定值。设多个连续的采样时刻为(T₁,T₂,……，T_n)，则步骤221得到的各个采样时刻的车辆与基站之间的距离为(L₁，L₂，……，L_n)，该距离(L₁，L₂，……，L_n)实际上为两点之间的距离(设基站为一点、某一采样时刻的车辆为一点)；进一步的，通过步骤222得到的垂直距离为(H₁,H₂,……H_n)，该垂直距离实际上为一点(设基站为一点)至一条线(某一采样时刻车辆的行驶方向为一条线)之间的垂直距离；最后通过步骤223对得到的多个垂直距离(H₁,H₂,……H_n)进行统计分析得到平均垂直距离值H_avg。其中，统计分析方法包括多种，如正态分布分析，相关分析，聚类分析，回归分析等等，在此不作具体描述。

为了使本发明实施例的方案更为完整，下面具体描述步骤221包括：

步骤31，根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

步骤32，接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

步骤33，根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

具体的，某时刻下的车辆与基站之间的距离

其中，L_x为某时刻x下的车辆与基站之间的距离；

V为无线电在空气中的传播速度；

T_发为基站发出信号的时间，T_发在本发明实施例中具体为各个采样时刻(T₁,T₂,……，T_n)；

T_收为基站收到回传信号的时间。

进一步的具体描述步骤222包括：

步骤34，根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

步骤35，获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

步骤36，当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

具体的，获取采样系列时刻的惯性导航系统的航向角，设为(θ₁,θ₂……θ_n)，并计算其均值θ_avg和第一均方差σ(θ)。

此时，衡量σ(θ)是否超过阀值，阀值内认为车辆按照θ_avg航向运行，则θ_avg为该车辆的平均航向角；垂直距离(H₁,H₂,……H_n)的计算公式为：H_x＝L_x·Cos(θ_avg)。

进一步的具体描述步骤223包括：

步骤37，对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

步骤38，若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

步骤39，若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

具体的，对(H₁,H₂,……H_n)进行正态分布分析N(H_avg，D(H)),当D(H)大于阀值时，抛弃偏离的某时刻序列x的对应H_x采样，对剩余采样重新分析N(H_avg，D(H))，直至D(H)小于阀值。此时H_avg(m)视为预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值，简记为H_avg。

其中：

m为计算中除去抛弃采样后剩余的采样数量。首次计算时，m＝n；抛弃偏离H_x后，采样重新排列顺次记为(H₁，H₂，……，H_m)；

H_avg(m)为剩余m采样点下所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

D(H(m))为剩余m采样点下的方差；

N(H_avg，D(H))＝N(H_avg(m)，D(H(m)))，为剩余m采样点下的正态分布。采用正态分布的方式能够去除一部分与垂直平均距离值相差较大(即误差较大的)的垂直距离，使得预设时间段内所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值更为准确。需要说明的是，本发明实施例提供的正态分布的分析方法是为了提高垂直平均距离值的准确性，在对精度要求不高的应用中，也可不执行此步骤，直接通过计算其(H₁,H₂,……H_n)的平均值来获得垂直平均距离值。

具体的，本发明的上述实施例中，步骤23具体包括：

步骤231，根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

步骤232，根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。

本发明实施例的具体应用中，一个基站距一条道路的垂直距离包括三个距离，即基站距该道路的中心的距离以及该基站距该道路的两个道路边缘线的距离；为了清楚方便的描述本发明的实施例，本发明中采用该基站距该道路的中心的距离为例作进一步描述。具体的，设道路的路况信息中，道路航向θ_路,道路中线穿过经纬度位置(x₀,y₀)，车道宽度为h₀，基站的经纬度位置(x_a,y_a)。由此可计算基站至道路中线的距离H_A。

其中，r＝6370856米，为地球半径；sin，cos计算时以弧度进行。

且车道宽度为h₀，可知基站与各车道中心的距离为：

其中，k为单方向上车道的数量。

具体的，本发明的上述实施例中，步骤24具体包括：

步骤241，计算所述基站与各个车道的中心的距离与所述平均垂直距离值的差值；

步骤242，比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

具体为，将基站与各个车道中心的距离与H_avg比较，计算各自差值，差值最小者所对应的车道，确定为车辆所在车道。

为了更具体的描述本发明实施例提供的定位车辆所在车道的方法，下面结合图3具体描述本发明实施例的详细步骤：

下面通过基站A、以及处于基站A定位区域内的车辆B为例，进行叙述：

步骤1，根据车辆的GPS位置，调取地图对应道路的数据；

所调取的道路数据包括道路的航向/方位，道路的各车道的经纬度矢量或道路的经纬度矢量与各车道宽度。

步骤2，基站A一系列连续时刻对车辆B进行采样，获得A与B之间的系列距离；

基站A在(T₁,T₂,……，T_n)时刻对车辆B进行定位，基站A可以获得多个连续的车辆B与基站A之间的距离(L₁，L₂，……，L_n)。

其中，某时刻下的AB距离

L_x为某时刻序列x下的AB间距离；

V为无线电在空气中的传播速度；

T_发为基站发出信号的时间；

T_收为基站收到回传信号的时间。

步骤3：由惯性导航系统判断车辆A的行驶状态；

获取采样系列时刻的惯导的航向角(θ₁,θ₂……θ_n)，并计算其均值θ_avg和均方差σ(θ)。

此时，衡量σ(θ)是否超过阀值，阀值内认为车辆按照θ_avg航向运行。

步骤4：计算AB间的平均距离H_avg；

首先，对(L₁，L₂，……，L_n)进行分别计算，获得各时刻AB间的垂直距离的采样(H₁,H₂,……H_n)。

H_x＝L_x·Cos(θ_avg)

对(H₁,H₂,……H_n)进行正态分布分析N(H_avg，D(H)),当D(H)大于阀值时，抛弃偏离的某时刻序列x的对应H_x采样，对剩余采样重新分析N(H_avg，D(H))，直至D(H)小于阀值。此时H_avg(m)视为这段时间内AB间的平均距离，简记为H_avg。

其中：

m为计算中除去抛弃采样后剩余的采样数量。首次计算时，m＝n；抛弃偏离H_x后，采样重新排列顺次记为(H₁，H₂，……，H_m)；

H_avg(m)为剩余m采样点下AB间距均值；

D(H(m))为剩余m采样点下的方差；

N(H_avg，D(H))＝N(H_avg(m)，D(H(m)))，为剩余m采样点下的正态分布。

步骤5：进行车道匹配。

首先，联合地图道路信息与基站A的位置信息进行计算，获取A与各车道间距离。设道路信息中，道路航向θ_路,道路中线穿过经纬度位置(x₀,y₀)，车道宽度为h₀，A的经纬度位置(x_a,y_a)。由此可计算A至道路中线距离H_A。

其中，r＝6370856米，为地球半径；sin，cos计算时以弧度进行。

由此，可知基站A与各车道中心的距离为：

其中，k为单方向上车道数量。

然后与H_avg比较，计算各自差值，差值最小者所对应的车道，确定为车辆B所在车道。

为了更好的实现上述目的，如图4，本发明实施例还提供一种定位车辆所在车道的装置，应用于基站，包括：

第一获取模块41，用于获取车辆所在道路的路况信息；

第二获取模块42，用于获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

第一确定模块43，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

第二确定模块44，用于根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第一获取模块41包括：

第一获取子模块，用于根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第二获取模块42包括：

第二获取子模块，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

第三获取子模块，用于根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

第四获取子模块，用于对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第二获取子模块包括：

发送单元，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

接收单元，用于接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

第一获取单元，用于根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第三获取子模块包括：

第二获取单元，用于根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

第三获取单元，用于获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

第三获取单元，用于当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第四获取子模块包括：

第四获取单元，用于对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

第一距离确定单元，用于若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

第二距离确定单元，用于若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第一确定模块43包括：

第一确定子模块，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

第二确定子模块，用于根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。

具体的，本发明的上述实施例中，所述第二确定模块44包括：

计算模块，用于计算所述基站与各个车道的中心的距离与所述平均垂直距离值的差值；

比较确定模块，用于比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

本发明实施例的定位车辆所在车道的方法中，通过获取预设时间段内车辆与基站的距离、基站与各个车道之间的距离以及车辆所在道路的路况信息，推算出车辆所在的车道位置；实现了基于单一基站定位车辆位置的目的，减少了车辆定位时使用的基站的个数，降低了基站定位网络的建设成本，节约了基站资源。同时，本发明适合并适用于当前智能交通的按路段设立单一路边节点的应用形态，能够快速投入应用。

需要说明的是，本发明实施例提供的定位车辆所在车道的装置是应用上述定位车辆所在车道的方法的装置，则上述方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种定位车辆所在车道的方法，应用于基站，其特征在于，包括：

获取车辆所在道路的路况信息；

获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道；

所述获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值，具体包括：

根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

所述根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道，具体包括：

计算所述基站与各个车道之间的距离与所述平均垂直距离值的差值；

比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

2.根据权利要求1所述的定位车辆所在车道的方法，其特征在于，所述获取车辆所在道路的路况信息，具体为：

根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息至少包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

3.根据权利要求1所述的定位车辆所在车道的方法，其特征在于，所述根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离，具体包括：

根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

4.根据权利要求1所述的定位车辆所在车道的方法，其特征在于，所述根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离，具体包括：

根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

5.根据权利要求1所述的定位车辆所在车道的方法，其特征在于，所述对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值，具体包括：

对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

6.根据权利要求2所述的定位车辆所在车道的方法，其特征在于，所述根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离，具体包括：

根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。

7.一种定位车辆所在车道的装置，应用于基站，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取车辆所在道路的路况信息；

第二获取模块，用于获取预设时间段内所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

第一确定模块，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站与所述道路中各个车道之间的距离；

第二确定模块，用于根据所述平均垂直距离值和所述基站与所述道路的各个车道之间的距离，确定所述车辆所在车道；

所述第二获取模块包括：

第二获取子模块，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离；

第三获取子模块，用于根据所述各个采样时刻的所述车辆的航向角，获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；

第四获取子模块，用于对所述垂直距离进行统计分析，得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的平均垂直距离值；

所述第二确定模块包括：

计算模块，用于计算所述基站与各个车道之间的距离与所述平均垂直距离值的差值；

比较确定模块，用于比较所述差值，确定最小的差值对应的车道为所述车辆所在的车道。

8.根据权利要求7所述的定位车辆所在车道的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

第一获取子模块，用于根据所述车辆的GPS位置，获取所述车辆所在道路的路况信息；其中，所述道路的路况信息包括：所述道路的航向/方位、所述道路的经纬度矢量以及所述道路上各个车道的宽度。

9.根据权利要求7所述的定位车辆所在车道的装置，其特征在于，所述第二获取子模块包括：

发送单元，用于根据所述预设时间段内的多个连续的采样时刻，在各个采样时刻向所述车辆发出检测信号，所述采样时刻为发出所述检测信号的时间；

接收单元，用于接收所述车辆根据所述检测信号回传的反馈信号，并确定接收所述反馈信号的时间；

第一获取单元，用于根据发出所述检测信号的时间、接收所述反馈信号的时间以及无线电的传播速度，获取各个采样时刻的所述车辆与所述基站之间的距离。

10.根据权利要求7所述的定位车辆所在车道的装置，其特征在于，所述第三获取子模块包括：

第二获取单元，用于根据惯性导航系统获取各个采样时刻的所述车辆的航向角；

第三获取单元，用于获取各个采样时刻的所述车辆的航向角的平均值和第一均方差；

第三获取单元，用于当所述第一均方差小于或者等于一预设值时，根据所述航向角的平均值获取所述基站与各个采样时刻的所述车辆的行驶方向之间的垂直距离；其中，所述垂直距离与所述航向角的平均值的余弦值成正比。

11.根据权利要求7所述的定位车辆所在车道的装置，其特征在于，所述第四获取子模块包括：

第四获取单元，用于对所述垂直距离进行正态分布分析，获取各个采样时刻的所述垂直距离的平均值和第二均方差；

第一距离确定单元，用于若所述第二均方差小于一阈值，则各个采样时刻的所述垂直距离的平均值为所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值；

第二距离确定单元，用于若所述第二均方差大于或者等于所述阈值，则从所述各个采样时刻的垂直距离中删除与所述垂直距离的平均值相差最大的一个垂直距离，继续获取剩余的垂直距离的平均值和均方差，并将所述均方差与所述阈值对比得到所述预设时间段内的所述车辆与所述基站之间的垂直平均距离值。

12.根据权利要求8所述的定位车辆所在车道的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述道路的路况信息以及所述基站的位置信息，确定所述基站距道路中线的距离；

第二确定子模块，用于根据所述基站距所述道路中线的距离和所述道路上车道的宽度，获取所述基站与所述道路的各个车道的中心的距离。